In diesem Jahr erlitt Russland eine seiner größten Umweltkatastrophen: Ende Mai gelangten nahe Norilsk, der nördlichsten Großstadt der Welt, rund 20.000 Tonnen Dieselöl in Flüsse und ins Erdreich. Eine Folge der sibirischen Hitzewelle 2020: Ein Treibstofftank wurde instabil, weil ihn seine Stützpfeiler im tauenden Permafrostboden nicht mehr hielten. Der destabilisierte Boden hat in den kommenden Jahrzehnten deutliche Konsequenzen.

Im stark industrialisierten Sibirien werden viele Gebäude und Straßen weiter beschädigt. Aktuell schätzt man die Kosten auf 94 Milliarden Euro. Weiteres Katastrophenpotenzial stellen die Waldbrände in der Tundra dar, die immer häufiger werden. Und wenn Moore und Torf Feuer fangen, werden noch größere Mengen Kohlenstoff freigesetzt sowie die Böden stärker erwärmt.

"Besonders dieses zunehmende Auftauen von Permafrost sollte uns wirklich Sorgen machen", sagt Andreas Richter von der Uni Wien. Er leitet das Zentrum für Mikrobiologie und Umweltsystemwissenschaft und ist Mitgründer des österreichischen Polarforschungsinstituts. Der schwindende Permafrostboden wird manchmal eine "tickende Zeitbombe" genannt. Dabei geht es hier nicht um eine explosionsartige Verschlimmerung. Zutreffend ist aber die Bedrohlichkeit: Das UN-Umweltprogramm (UNEP) zählt auftauenden Permafrost zu den fünf bisher unterschätzten gravierenden Umweltgefahren.

Das Auftauen von Permafrostböden hat "global erhebliche Konsequenzen – viel größere und langanhaltendere als viele andere Probleme", sagt Richter. In Zahlen gesprochen: "Nach jetzigem Stand schätzen wir, dass ein Drittel des globalen Kohlenstoffs in den Böden der Arktis gespeichert ist. Man kann nicht genau wissen, was in hundert Jahren passiert, aber der Tenor der vielen bisherigen Experimente ist: Ohne weiteres gelangen zehn bis 20 Prozent des Kohlenstoffs aus den ersten Metern dieser Böden als CO2 oder Methan in die Atmosphäre." Wenn 15 Prozent abgebaut würden, kämen allein durch diese Prozesse etwa 80 ppm (Teilchen pro Million Teilchen) zu den aktuell 410 ppm CO2-Konzentration in der Luft hinzu. Und je wärmer es wird, desto mehr Permafrost taut und desto mehr Treibhausgase können aus dem Bodenspeicher freigesetzt werden.

Daneben gibt es auch Prozesse, die dem entgegenwirken. Durch das Auftauen können etwa mehr Pflanzen wachsen. Allerdings zeigen die Modellrechnungen, dass dieser Faktor die Menge an Kohlendioxid, die aus den Böden frei wird, nicht aufwiegen kann. Im Gegensatz zu anderen Böden stelle sich bei aufgetauten Permafrostböden nicht schnell ein neues Gleichgewicht ein, weil hier enorme Mengen an Kohlenstoff gespeichert sind.

Unaufhaltbarer Prozess

Die Veränderung von Permafrostböden wurde lange Zeit in Klimamodellen kaum berücksichtigt. "Man muss sich vor Augen führen, dass das aktuelle Auftauen des Permafrosts nicht einfach stoppen wird. Auch nicht, wenn wir aufhören, CO2 in die Atmosphäre zu bringen. Das wird noch jahrhundertelang weitergehen", sagt Richter.

Im Gegensatz zur "tickenden Zeitbombe" bevorzugt er den Vergleich mit einem Eiswürfel – auch wenn dieser weniger bedrohlich klingt: "Wenn man einen Eiswürfel aus dem Tiefkühlfach nimmt und auf den Tisch legt, wird dieser Eiswürfel schmelzen. Und zwar so lange, bis die Temperatur wieder unter null Grad ist. Das wird beim Permafrost aber nicht mehr passieren." Zumindest deute alles, was die Menschheit tut, in die gegenteilige Richtung. Ausreichende Abkühlung brächten höchstens Vulkanausbrüche oder Meteoriteneinschläge riesigen Ausmaßes – doch nicht ohne verheerende Nebenwirkungen.

Aktuelle Simulationen zeigen auch, dass wir bei einem Szenario mit moderater Erwärmung noch glimpflich davonkommen können. "Je nachdem, wie wir in den nächsten Jahren handeln, macht das einen großen Unterschied", sagt Richter.

Nicht alle Prozesse verlaufen dabei schleichend. In den Permafrostböden befinden sich sogenannte Linsen aus Eis, die mehrere Meter Durchmesser haben können. Wenn dieses Eis auftaut und das Wasser abrinnt, bilden sich plötzlich umfangreiche Löcher. Die Landschaft fällt zusammen. Dieses Phänomen wird Thermokarst genannt. Entstehende Seen sind am Seegrund immer vier Grad "warm" und sorgen für ein schnelleres Tauen des Bodens rundherum.

Einmal Wasser, immer Wasser

Ein weiterer Effekt: Sind Eislinsenbereiche einmal zu Wasser geworden, frieren sie oft auch im Winter nicht mehr. Dann können Bakterien das ganze Jahr über Kohlenstoff abbauen. Weil es zwischen gefrorenen Schichten kaum Sauerstoff gibt, entsteht weniger CO2 als sonst, dafür aber massive Mengen an Methan. Und Methan hat bekanntlich eine vielfach stärkere Treibhauswirkung. "Dieses abrupte Auftauen ist abhängig davon, wie das Eis in der Landschaft verteilt ist, und schlecht vorauszusagen", so Richter. "Da tun wir uns noch sehr schwer zu fassen, was das global bedeutet."

Um die Details von komplexen Systemen wie Permafrostböden besser zu verstehen, ist also weitere Forschung dringend notwendig. So können genauere Modelle erstellt und die möglichen Effekte abgeschätzt werden. Richter selbst arbeitet aktuell an einem großen internationalen Forschungsprojekt namens Nunataryuk. Der Begriff ist ein Kunstwort aus einer Inuit-Sprache, die im Nordwesten Kanadas gesprochen wird, und bedeutet so viel wie "von Land zu See". Untersucht werden arktische Küstenbereiche: Die Forscher wollen beispielsweise herausfinden, wie hier das Auftauen des Permafrosts unter dem Meer und am Übergang zur Landmasse vor sich geht. (Julia Sica, 31.12.2020)